Взаимовлияние плитного ростверка и свай на осадку здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

ВЗАИМОВЛИЯНИЕ ПЛИТНОГО РОСТВЕРКА И СВАЙ НА ОСАДКУ ЗДАНИЯ

Глухова Мария Вячеславовна,

Глухов Вячеслав Сергеевич,

Хрянина Ольга Викторовна

В работе изложены результаты исследования взаимовлияния плитного ростверка и свай на общую осадку фундамента. Сделан вывод о целесообразности увеличения доли вклада плиты при оценке несущей способности свайно-плитного фундамента.

Ключевые слова: несущая способность, осадка, сваи в пробитых скважинах, свайно-плитный фундамент

Важнейшей проблемой при проектировании высотных зданий является выбор оптимального варианта фундамента. К числу таких объектов относят здания, в пределах проекции пятна застройки которых на грунтовое основание передается давление порядка 500 кПа и более. Как правило, при указанных нагрузках на грунты применяется фундаментные плиты или сваи в виде сплошного свайного поля. При этом передаваемые от зданий давления на основание настолько значительны, что для большинства грунтовых условий расчетные осадки указанных вариантов фундаментов превышают предельно допустимые. фундамент свая плита несущий

При выборе варианта фундаментов в этом случае следует обратить внимание на свайно-плитные фундаменты [1, 2]. Определяющим при проектировании фундаментов указанного типа считается разграничение распределения нагрузок на плиту и сваи от общей нагрузки на фундамент.

В настоящей статье авторы излагают результаты исследования взаимовлияния плиты и свай в свайно-плитном фундаменте на деформацию грунтового основания при различных долях нагрузок на указанные элементы фундамента. Исследование осуществлялось в рамках проектирования и строительства 17-ти этажного жилого дома №3 в VI мкр. Арбеково г. Пензы. Конструктивная схема здания монолитная с безригельным каркасом. Расчетная нагрузка от здания в уровне верха фундаментной плиты порядка N_I = 223100,0 кН.

В геологическом строении площадки строительства принимают участие в пределах разведанной глубины 45,0 м, пять слоев грунта с характеристиками, представленными в табл.1.

Таблица 1

Физико-механические характеристики грунтов

С учетом конструктивных особенностей жилого дома, характера распределения и диапазона нагрузок на фундаменты, а также грунтовых условий площадки строительства принят вариант свайно-плитного фундамента. Расчетное сопротивление грунта естественного сложения под подошвой плиты определяется по формуле 5.5 СП 50-101-2004. При расположении подошвы на глубине 2,2 м и ширине плиты b = 22,8 м определено расчетное сопротивление грунтового основания. Исходя из характеристик слоев грунта под плитой указанное сопротивление R = 205,0 кПа, а при этом сопротивление предельное P_u = 340,0 кПа.

Достаточно сложные грунтовые условия и характеристики физико-механических свойств верхних слоев обусловили необходимость применения свай в пробитых скважинах с уширением (СПС) [3, 4, 5, 6, 7, 8]. Указанные сваи объединяются сплошной монолитной.

Рис. 1 Схема свайно-плитного фундамента с закреплением верхнего «буферного» слоя раскаткой слоев щебня

В результате предварительных расчетов путем последовательного приближения удалось обосновать возможность распределения нагрузок между сваями и плитой ростверка. При условии, что соотношение нагрузок принято 50:50, расчетные нагрузки с коэффициентами перегрузки равными единице составляют: на плиту N_IIпл= 97000 кН; на сваи N_IIсв = 97000 кН.

Тогда давление под подошвой плиты Р_пл = 175,0 кПа и осадка плиты при указанном давлении порядка S_пл = 19,5 см, что не превышает предельно-допустимую осадку S_u= 21,5 см. При этом мощность сжимаемой толщи Н_с= 20,5 м.

Сваи в пробитых скважинах с уширением приняты круглого сечения, диаметром 530 мм и длиной 9,0 м. Диаметр уширения d_уш = 1,2 м. Уширение устраивается путем втрамбовывания щебня в общем объеме 1,1 м³ отдельными порциями в два уровня из расчета заполнения скважины по высоте на 0,3ч0,4 м. Втрамбовывание жесткого материала производится путем сбрасывания трамбовки с высоты 2,0ч3,0 м до момента погружения в грунт требуемого объема жесткого материала. Бетонирование сваи производилось враспор.

Несущая способность указанных свай F_d определяется по [9] и равна F_d = 1820,0 кН. Расчетно-допускаемая нагрузка на сваю составляет N_рд = 1350 кН. Необходимое количество свай, если не учитывать работу плиты по грунтовому основанию, порядка 168 шт. При включении плиты в работу из условия восприятия на 50 % расчетной нагрузки, приходящаяся нагрузка на сваи составит N_I = N_II· г_f = 97000,0 · 1,15 = 111550,0 кН. Требуемое количество свай для восприятия указанной нагрузки составляет n = N_I / N_рд= 83 шт.

Согласно требованиям [9] при проектировании свайно-плитных фундаментов минимальное расстояние между осями свай должно быть не менее, чем 5 диаметров свай. Указанное позволяет расчет свайного основания по деформациям свести к расчету осадки одиночной сваи.

Определение осадки сваи выполняется с учетом уплотненного под уширением слоя грунта толщиной 1,0 м с модулем деформации Е = 15 МПа [10, 11, 12, 13, 14]. Расчет осадки выполнен с использованием схемы грунтового основания в виде линейно-деформируемого полупространства и с учетом нелинейности. При этом расчетное сопротивление грунта под уширением определялось для характеристик уплотненного грунта и дополнительного давления в уровне низа уширения от вертикальных напряжений у_zp, обусловленных давлениями под плитным ростверком. Учет бокового пригруза в уровне низа уширения существенно повышает расчетное сопротивление грунта в указанном уровне и уменьшает коэффициент нелинейности. Последний определен из известной формулы Малышева М.В.

Наряду с нелинейностью осадка одиночной сваи определялась с учетом взаимовлияния восьми соседних свай. При этом использовался подход, изложенный в статьях [1, 2, 15]. В целом расчетная осадка сваи составила S_сп = 9,8 см.

При принятом в настоящей работе подходе к распределению нагрузок на плиту и сваи 50:50 расчетная осадка плиты составила 12,5 см. Общая осадка свайно-плитного фундамента с учетом взаимовлияния порядка 16,5 см. Таким образом, деформации грунтового основания не превышают допускаемых значений.

По результатам мониторинга за осадками здания на этапе строительства в течение 18 месяцев после завершения, можно сделать вывод о стабилизации работы грунтового основания. Фактическая осадка по результатам наблюдений составляет порядка 110,0 мм и носит достаточно равномерный характер.

Таким образом, указанный подход к распределению нагрузок в свайно-плитном фундаменте для данных грунтовых условий позволил достаточно оптимально решить задачу при проектировании фундамента жилого дома с обеспечением требуемой надежной работы.

Библиографический список

1. Глухов В.С, Хрянина О.В., Глухова М.В. Свайно-плитные фундаменты на комбинированном основании // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического ун-та: Строительство и архитектура. Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2014. №2. С. 229-237.

2. Глухова М.В., Галова Ю.С., Глухов В.С. Исследования влияния плиты ростверка на осадку свай с уширением // Известия Юго-Западного государственного университета. Курск, 2011. № 5-2. С. 360-363.

3. Крутов В.И., Когай В.К., Попсуенко И.К., Глухов В.С., Арутюнов И.С. Проектирование и устройство свайных фундаментов и упрочненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах: практ. пособие. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та архит. и строит-ва, 2011. 100 с.

4. Глухов В.С, Хрянина О.В., Глухова М.В. Исследования влияния уширения свай в пробитых скважинах на осадку // Известия Юго-Западного государственного университета. Курск, 2011. № 5-2. С. 351a-354.

5. Крутов В.И., Когай В.К., Глухов В.С. Свайные фундаменты из набивных свай в пробитых скважинах // Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 2010.№2. С. 10-14.

6. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Оценка несущей способности свай в пробитых скважинах по результатам динамического контроля // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С. 147-150.

7. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В Совершенствование метода расчета несущей способности свай в пробитых скважинах с уширением // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С. 138-143.

8. Галова Ю.С., Хрянина О.В. Подбор оптимального варианта фундамента многоэтажного жилого дома в сложных геологических условиях г. Тольятти // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2011. С. 64-67.

9. СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М., 2004. 80 с.

10. Глухов В.С, Хрянина О.В., Глухова М.В. Пути уменьшения деформаций грунтового основания фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширением // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С. 150-152.

11. Деготьков В.В., Хрянина О.В., Глухова М.В. Фундаменты в вытрамбованных котлованах на просадочных грунтах Новосибирской области // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2011. С. 106-110.

12. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Повышение несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах на слабых грунтах // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С. 143-147.

13. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Формирование улучшенного основания фундаментов в вытрамбованных котлованах на слабых грунтах // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 70-73.

14. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. К расчету грунтового основания фундаментов в вытрамбованных котлованах // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 73-76.

15. Глухов В.С, Глухова М.В. Исследование деформаций грунтового основания с учетом взаимного влияния свай с уширением // Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение: материалы Междунар. науч.-техн. конф. СПб, 2014. Ч. 1. С. 183-187.

Размещено на Allbest.ru